钢桥面环氧树脂改性沥青铺装病害研究综述

王钕承

（重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 400041）

0 引言

随着我国桥梁建设的不断发展以及钢结构方案在大桥和特大桥中采用率越来越高，钢桥面的铺装性能研究和养护研究显得更加重要[1]。但是不管是那方面的研究都可以归结到对病害机理的研究和预防方法上。针对其病害种类的综述对此类研究会有一定的帮助。

1 环氧树脂改性沥青在钢桥面铺装中的应用

1.1 钢桥面铺装的特点

钢桥主要可分为两种桥式：一种是用混凝土做桥面的钢桁架桥，一种是正交异性钢桥面板做桥面的钢箱梁桥。不同的桥面板材料对桥面铺装的要求差别很大。

混凝土桥面和沥青材料的粘结性较好，在采用这种桥面板方案的时候，桥面的铺装问题较容易解决。在过去的应用中，这种桥面板铺装的破坏主要集中在收缩缝施工质量的差异导致轮胎跳车，对此处的铺装造成较大的损害。如啃边、推挤、段差等病害。

钢桥面中钢桁架桥和钢箱梁桥的铺装所考虑的因素也有明显差异。最大的差别就在于，箱梁相对于桁架是一种闭合的构件，相对较为封闭[2]。尤其在大跨径桥梁和柔性较高的悬索桥中，这种应力突变的现象更为明显。

1.2 环氧树脂改性沥青桥面铺装的特点

环氧树脂改性沥青在实践中被证明有铺装强度高，整体性，高温性能好，抗疲劳性能好等优点[3]。由实验中得出的数据来看，环氧树脂改性沥青的变形性能和抗疲劳性能要比其他改性沥青好。在钢桥支座墩顶出的桥面长期处于受拉应变的情况下，环氧沥青有很好的适用性。

2 常见病害种类及特点

2.1 环氧类钢桥面铺装的常见病害分类

钢桥面上的环氧树脂沥青铺装表现的病害主要由以下几个方面；纵向裂缝、修补区和横向裂缝。

钢桥面采用环氧沥青铺装，钢面板刚度大，沥青层强度高，在车载作用下，很少出现车辙，一般出现的病害都是纵向裂缝或者横向开裂。

钢桥面环氧类铺装早期病害主要有：沥青铺装层在钢面板的桥墩支座处受较大的负弯矩和剪切应力的影响，铺装层粘接能力不足，导致铺装层出现裂缝。铺装层在钢面板连接处，U形加劲肋处在车辆环境耦合作用下容易出现应力集中，加快疲劳破坏出现的过程。

2.2 典型病害的特点及发生原因

现有的研究已经指出，钢桥面环氧类沥青铺装出现的主要病害之中，纵向加劲肋方向出现的纵向裂缝主要是在车辆荷载与环境耦合的作用下产生的疲劳破坏，这些与交通量、交通规划、桥面结构设计有很大的相关性。

研究结果显示，行车道和重车道破损较超车道要严重得多，且病害主要集中在中间行车道，位于“U”型肋顶附近病害要比其它位置严重[5]。

在钢桥面维护修复方面，目前现场主要倾向于两种修复材料。一种就是环氧类沥青修复料，一种就是常用的冷补料。这两种材料都会出现下面几个方面的问题。

（1）铣刨困难，环氧类沥青混合料铺装本身有较高的强度，在这一特性下，加上铣刨机械在较窄的桥面难以运行，如果凿除不彻底，很容易在维修后出现的二次开裂。

（2）维修之后的修补区容易出现类似水泥砼面板的板角应力集中的现象。在水平剪切应力的作用下，裂缝扩展到修补区中部，进而发展到整个修补区域。

（3）为了不影响交通，有时候现场施工人员会采用简单的处理方法，使用公路道路养护常采用的冷补料进行桥面铺装的修复[6]。

3 处理方法

钢桥面铺装的裂缝出现的原因都和车辆环境的耦合作用脱不开关系。低温下的冷缩裂缝与沥青铺装混合料的配合比设计、沥青用量和施工过程中的质量控制等有关，桥面铺装的疲劳裂缝的产生于行车荷载有关，在实际施工中，材料的生产、运输、铺装等过程因为环境影响或者现场管理的不足，往往使得铺装层无法拥有接近实验室中所测得的抗疲劳能力。究其原因主要有以下几个方面。

（1）设计原因：主要指设计思路上的固化和结构设计的不合理。在桥面铺装中，经常会出现，低模量的浇筑混凝土类的结构层出现在模量相对较高的环氧类沥青结构的上面或者是两层沥青结构层的中间，这使得模量较高的结构在钢面板在行车荷载下产生的弯拉应力的作用下吸收了大部分的弯拉变形，使得铺装下部容易出现裂缝，并且反射到表面。

（2）材料因素：国内自产的集料容易出现使用前不加清洗，导致泥土较多，直接使用影响混合料的使用性能，并且容易出现离析，剥离等病害。

（3）气候因素：低温下，如果有水分从微小缝隙渗入铺装层中，这些水分会出现结冰，使铺装层承受内部的拉应力，出现拉胀裂缝。

（4）施工因素：在铺装层摊铺的施工中，摊铺机械选取不当，机械组合不好，桥面板清洗不合规定，留有较多的施工废料，接缝处处理不够好，施工时间把握不好，没有按照规定规范进行撒布作业等，都会造成铺装层过早出现裂缝。

（5）超载：超载属于常见的造成桥面铺装和路面产生破坏的因素之一。国内大多数设计中，都将超载用统计学所得出推荐余裕来增大设计轴载。但是这也是提前消耗了为长期交通量所考虑的设计空间。使得桥面铺装达不到设计初衷和理想寿命。

因此预防铺装层裂缝的出现要从以下几个方面入手：

对于钢桥面铺装来说，粘接问题不可避免，然而在环氧树脂改性沥青桥面铺装的施工中，由于环氧沥青在布摊时，由于防水黏结层处于未固化状态，易造成破坏，降低了施工质量，因此可以选择环氧碎石沥青黏结层。这种施工方法简便，固化时间短，并且形成后的铺装结构沥青与钢面板的粘接性能好，有较强的承受刹车和车辆振冲作用的能力。[7]

主梁桥墩段有较大的弯拉应力和剪应力，尤其对铺装层的靠近表面的部分会产生很严重的拉应力裂缝。这种沥青材料在实验中被证明有比普通环氧树脂改性沥青更好的抗疲劳性能和变形能力。

钢桥面铺装的施工要求比一般路面施工更高，材料质量、施工环境、施工进度的把控，对于气候有较为严格的需求。

对于集料的选取和混合料的生产应当严格把控。在施工之前应当做好做足施工前的清理、材料入场、机械到位等施工准备工作。避免在施工过程中出现遗漏，影响施工进程，造成铺装质量问题。

依据不同的铺装材料的特性进行合理的结构设计。

在设计过程中，放大交通量余裕空间，进行长远的考虑。并多方面考虑交通规划带来的交通量的增减变化，设置较大的超载余量。

[1]黄卫，钱振东，程刚，等．大跨径钢桥面环氧沥青混凝土铺装研究［J］．科学通报，2002, 47 (24): 1894.

[2]黄卫，胡光伟，张晓春．大跨径钢桥面沥青混合料特性研究［J］.公路交通科技，2002 (2): 53..

[3]李洪涛，黄卫．润扬大桥钢桥面铺装实桥试验研究［J］.公路交通科技，2005(4): 76.

[4]关永胜，迟占华，宗海．大跨径钢桥面铺装早期病害分析及对策［J］.中外公路，2005 (4): 76.

[5]黄卫，钱振东，程刚．环氧沥青混凝土在大跨径钢桥面铺装中的应用［J］.2002,32 (5): 783.东南大学学报：自然科学版，

[6]陈先华，黄卫，李洪涛．钢桥面浇注式沥青混合料铺装的高温稳定性研究［J］.重庆交通学院学报，2003, 22 (1): 32.

[7]邓学钧．中国江阴长江大桥桥面沥青铺装层高温稳定性［J］.交通运输工程学报，2002, 2 (2): 1.